JP5377799B1 - プログラマブルロジックコントローラ - Google Patents

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Abstract

データを格納するデバイス（２）と、認証情報を記憶する認証情報記憶部（４）と、認証情報に基づいてユーザ認証を行う認証機能部（５）と、複数の暗号化パターン（３１１〜３１ｎ）を有し、そのうちの一つが暗号化処理用としてユーザによって予め設定される暗号化フィルタ（３）とを備え、認証機能部（５）は、外部機器からデバイスへのデータの書き込みが要求された場合にユーザ認証を行い、ユーザ認証に成功した場合は、デバイス（２）に書き込むデータに対して、ユーザによって予め設定された暗号化パターン（３１１〜３１ｎ）で暗号化フィルタ（３）に暗号化処理を行わせてからデバイス（２）へ書き込み、ユーザ認証に失敗した場合には、デバイス（２）に書き込むデータに対して、ユーザによって予め設定されたものとは異なる暗号化パターン（３１１〜３１ｎ）で暗号化フィルタ（３）に暗号化処理を行わせてからデバイス（２）へ書き込む。

Description

本発明は、プログラマブルロジックコントローラに関する。
プログラマブルロジックコントローラのデバイスとは、工作機械や製造装置の制御情報や、装置内の材料の温度や配合比率などのレシピ情報など、主に製造に関わる情報のデータを格納するためにプログラマブルロジックコントローラ内に設けられたメモリである。
このデバイスは、プログラマブルロジックコントローラのプログラミングツールやモニタツールなどがインストールされたコンピュータやその他プログラマブルロジックコントローラに対応した外部入出力機器を利用して、ユーザが自由に書き込み、読み出しすることができる。情報系ユニットなどを用いることで、ネットワーク経由でも同様に書き込みや読み出しが可能である。
プログラマブルロジックコントローラのデバイスは、上記ツールの他に、プログラマブルロジックコントローラ上で動作するプログラムでデバイス読み込み命令やデバイス書き込み命令を利用することで読み書きが可能である。
デバイスには、一般に、プログラマブルロジックコントローラを使用した製造装置の制御方法やその製造装置を使った製品の製造方法が記録されている。その情報は各製造装置メーカのノウハウであり、製造装置メーカが機密としている情報であることが多い。
一方で、デバイスは、ツールやプログラムから任意のデバイスに対して誰でも自由にアクセスできてしまう。また、誤操作によってデバイスに記録したデータが変更されてしまう可能性がある。
特許文献１には、プログラマブルロジックコントローラ内で使用されるデータに対してプログラマブルロジックコントローラとの通信可否を認証する認証データを暗号化する暗号化手段を備えたプログラマブルロジックコントローラ用の周辺装置が開示されている。
国際公開第２００６／０７５３５５号
しかしながら、上記従来の技術では、認証データに暗号化処理を施すことで情報の秘匿性を高めているがプログラマブルロジックコントローラ内で使用されるデータに対する暗号化処理を行っていない。このため、プログラマブルロジックコントローラ内で使用されるデータ自体の秘匿性を高めることに対する需要も高くなっている。
また、上記従来の技術では、プログラマブルロジックコントローラとは別体の周辺装置が暗号化処理機能を有しているが、システム全体として占有するスペースを小さくするためには、デバイスに記録するデータの秘匿性をプログラマブルロジックコントローラ単体で高めることができるようにすることが求められる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、デバイスへのアクセスを制限できるプログラマブルロジックコントローラを得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、データを格納するデバイスと、認証情報を記憶する認証情報記憶部と、認証情報記憶部に記憶された認証情報に基づいてユーザ認証を行う認証機能部と、複数の暗号化パターンを有し、複数の暗号化パターンのいずれか一つが暗号化処理用としてユーザによって予め設定される暗号化フィルタとを備え、認証機能部は、外部機器からデバイスへのデータの書き込みが要求された場合にユーザ認証を行い、ユーザ認証に成功した場合は、デバイスに書き込むデータに対して、ユーザによって予め設定された暗号化パターンで暗号化フィルタに暗号化処理を行わせてからデバイスへ書き込み、ユーザ認証に失敗した場合には、デバイスに書き込むデータに対して、ユーザによって予め設定された暗号化パターンとは異なる暗号化パターンで暗号化フィルタに暗号化処理を行わせてからデバイスへ書き込むことを特徴とする。
本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラは、デバイスへアクセスできる者を制限でき、誤操作で情報が書き換えられることを防止できるという効果を奏する。
図１は、本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラの実施の形態の構成を示す図である。 図２は、デバイスへの書き込み時に暗号化を行うように設定した場合のデータ書き込み動作を示す図である。 図３は、デバイスの書き込み時に暗号化を行うように設定した場合のデータ読み出し動作を示す図である。 図４は、デバイスからの読み出し時に暗号化を行うように設定した場合のデータ書き込み動作を示す図である。 図５は、デバイスからの読み出し時に暗号化を行うように設定した場合のデータ読み出し動作を示す図である。
以下に、本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態．
図１は、本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラの実施の形態の構成を示す図である。プログラマブルロジックコントローラ１は、認証機能部５、認証情報記憶部４、暗号化フィルタ３及びデバイス２を有する。
認証機能部５は、ユーザ名とパスワードとに基づいて認証処理を行う。ユーザ名及びパスワードは、予め認証情報記憶部４に登録される。デバイス２にアクセスする際は、ユーザから入力されたユーザ名及びパスワードを認証情報記憶部４に登録されているユーザ名及びパスワードと比較する。認証機能部５は、比較の結果一致する場合は認証成功と判断し、一致しない場合は認証失敗と判断する。デバイス２からの読み出しの際に認証失敗と判断した場合には、暗号化パターン３１１〜３１ｎのうちユーザが事前に設定したものとは異なる暗号化パターンで暗号化フィルタ３にデータを暗号化させ、暗号化したデータを入出力機器（外部機器）６へ出力させる。
暗号化フィルタ３は、入出力機器６とデバイス２との間に設置される。暗号化フィルタ３は、暗号化パターン３１（３１１〜３１ｎ）を複数持っている。暗号化パターン３１１〜３１ｎのいずれを暗号化処理に用いるかは、デバイス２へのアクセス前にユーザによって任意に設定される。暗号化パターン３１１〜３１ｎは、暗号化に必要な鍵であり、任意のタイミングで設定・変更できる。暗号化フィルタ３は、デバイス２への読み書きする内容を監視し、入出力対象のデバイス２の範囲、すなわちデバイス２から読み出す範囲やデバイス２に書き込む範囲をチェックする。チェックの結果、暗号化対象範囲内であれば（言い換えると、予め選択されたデバイス２に対する読み書きであれば）暗号化を行う。なお、デバイス２への読み書きは、一つのデバイスを複数の意味のあるブロックに分けて行っている。更に、そのブロック内のアクセス範囲を指定することが可能である。デバイス２への書き込みの際に暗号化する場合はデバイス２に書き込む値を暗号化する。デバイス２からの読み出しの際に暗号化する場合は入出力機器６へ出力するデバイス２からの読み出し値を暗号化する。
図２は、デバイスへの書き込み時に暗号化を行うように設定した場合のデータ書き込み動作を示す図である。まず、デバイス２への書き込みでは、ユーザが書き込み先のデバイス番号及びデータと、ユーザ名及びパスワードとを入出力機器６を介してプログラマブルロジックコントローラ１に入力する（図２（１））。プログラマブルロジックコントローラ１に入力されたユーザ名及びパスワードは、認証情報記憶部４に事前に登録されているユーザ名及びパスワードと認証機能部５によって比較される（図２（２））。比較結果が一致し、認証機能部５が認証成功と判断した場合は、書き込み先のデバイス番号及びデータは暗号化フィルタ３へ送られ、入出力機器６から入力されたデータは暗号化パターン３１１〜３１ｎのうち設定により予め指定されたもので暗号化される（図２（３））。暗号化フィルタ３によって暗号化されたデータは、書き込み先のデバイス番号に基づいてデバイス２に書き込まれる（図２（４））。認証機能部５が認証失敗と判断した場合、認証機能部５は入出力機器６から入力されたデータを破棄する（図２（５））。したがって、デバイス２へのデータの書き込みは行われない。なお、図２では、データを破棄することを×印で表している。
図３は、デバイスの書き込み時に暗号化を行うように設定した場合のデータ読み出し動作を示す図である。まず、ユーザが読み出し元のデバイス番号及びデータと、ユーザ名及びパスワードとを入出力機器６を介してプログラマブルロジックコントローラ１に入力する（図３（１））。プログラマブルロジックコントローラ１に入力されたユーザ名及びパスワードは、認証情報記憶部４に事前に登録されているユーザ名及びパスワードと認証機能部５によって比較される（図３（２））。比較結果が一致し、認証機能部５が認証成功と判断した場合は、認証機能部５は、ユーザが指定したデータを読み出し元のデバイス番号に基づいてデバイス２から読み出す（図３（３））。認証機能部５は、デバイス２から読み出したデータを入出力機器６へ出力する（図３（４））。認証機能部５が認証失敗と判断した場合、認証機能部５は、読み出し元のデバイス番号に応じたデータを暗号化フィルタ３へ出力するようにデバイス２に指令を送る（図３（５））。デバイス２から読み出されたデータは暗号化フィルタ３へ渡され（図３（６））、暗号化パターン３１１〜３１ｎのうちユーザが書き込み用に設定したものとは異なる暗号化パターンでさらに暗号化してから入出力機器６へ出力される（図３（７））。
図４は、デバイスからの読み出し時に暗号化を行うように設定した場合のデータ書き込み動作を示す図である。まず、デバイス２への書き込みでは、ユーザが書き込み先のデバイス番号及びデータと、ユーザ名及びパスワードとを入出力機器６を介してプログラマブルロジックコントローラ１に入力する（図４（１））。プログラマブルロジックコントローラ１に入力されたユーザ名及びパスワードは、認証情報記憶部４に事前に登録されているユーザ名及びパスワードと認証機能部５によって比較される（図４（２））。比較結果が一致し、認証機能部５が認証成功と判断した場合は、認証機能部５は、入出力機器６から入力されたデータを書き込み先のデバイス番号に基づいてデバイス２に書き込む（図４（３））。認証機能部５が認証失敗と判断した場合、認証機能部５は入出力機器６から入力されたデータを破棄する（図４（４））。したがって、デバイス２へのデータの書き込みは行われない。なお、図４では、データを破棄することを×印で表している。
図５は、デバイスからの読み出し時に暗号化を行うように設定した場合のデータ読み出し動作を示す図である。まず、ユーザが読み出し元のデバイス番号及びデータと、ユーザ名及びパスワードとを入出力機器６を介してプログラマブルロジックコントローラ１に入力する（図５（１））。プログラマブルロジックコントローラ１に入力されたユーザ名及びパスワードは、認証情報記憶部４に事前に登録されているユーザ名及びパスワードと認証機能部５によって比較される（図５（２））。比較結果が一致し、認証機能部５が認証成功と判断した場合は、認証機能部５は、読み出し元のデバイス番号に応じたデータを暗号化フィルタ３へ出力するようにデバイス２に指令を送る（図５（３））。デバイス２から読み出されたデータは暗号化フィルタ３へ渡され（図５（４））、暗号化パターン３１１〜３１ｎのうちユーザが書き込み用に設定したもので暗号化してから入出力機器６へ出力される（図５（５））。認証機能部５が認証失敗と判断した場合、認証機能部５は、読み出し元のデバイス番号に応じたデータを暗号化フィルタ３へ出力するようにデバイス２に指令を送る（図５（６））。デバイス２から読み出されたデータは暗号化フィルタ３へ渡され（図５（７））、暗号化パターン３１１〜３１ｎのうちユーザが書き込み用に設定したものとは異なる暗号化パターンで暗号化してから入出力機器６へ出力される（図５（８））。
このように、ユーザ認証に失敗した場合には、ユーザが書き込み用に設定した暗号化パターンとは異なる暗号化パターンで暗号化してから入出力機器へデータを出力するため、権限を有さない者がデバイスからデータを不正に読み出すことを防止できる。さらに、プログラマブルロジックコントローラから入出力機器に出力されるデータは、認証に成功したか否かに関わらず暗号化が施された状態であるため、ユーザが公開したくないデータの秘匿性は高い。すなわち、仮にパスワードが盗まれたとしても、暗号鍵が無ければデバイス情報の解読（復号化）は困難であるため、情報の流出を防止できる。また、補足すると、ユーザ認証に失敗した場合も暗号化パターンで暗号化を実施するため、不正アクセス時の暗号化パターンが解読されても正しいデータの取得が困難となる。また、入力値と出力値とが異なるため、仮に、入力値や出力値が盗まれても同じ暗号化パターンで解読することが困難となる。
プログラマブルロジックコントローラ単体でセキュリティ機能を持たせることが可能であるため、システムを小型化することができる。
なお、上記の実施の形態では、ユーザ名及びパスワードを用いたユーザ認証を例としたが、指紋、声紋、虹彩などの生体情報を用いたバイオメトリクス認証を行うようにすることも可能である。生体情報を用いてユーザ認証を行うことにより、パスワードの盗難のおそれが無くなり、データの秘匿性をさらに高めることができる。
以上のように、本発明にかかるプログラマブルロジックコントローラは、デバイスに格納する情報の秘匿性を高められる点で有用であり、特に、工作機械や製造装置の制御用途に適している。
１ プログラマブルロジックコントローラ、２ デバイス、３ 暗号化フィルタ、４ 認証情報記憶部、５ 認証機能部、６ 入出力機器、３１１〜３１ｎ 暗号化パターン。

Claims (3)

  1. シーケンスプログラムを実行して制御対象機器を制御するプログラマブルロジックコントローラであって、
    前記制御対象機器の動作に関連し、該制御対象機器を制御する際に用いるデータを格納するデバイスと、
    認証情報を記憶する認証情報記憶部と、
    前記認証情報記憶部に記憶された前記認証情報に基づいてユーザ認証を行う認証機能部と、
    複数の暗号化パターンを有し、該複数の暗号化パターンのいずれか一つが暗号化処理用としてユーザによって予め設定される暗号化フィルタとを備え、
    前記認証機能部は、外部機器から前記デバイスへのデータの書き込みが要求された場合に前記ユーザ認証を行い、該ユーザ認証に成功した場合は、前記デバイスに書き込むデータに対して、前記ユーザによって予め設定された暗号化パターンで前記暗号化フィルタに前記暗号化処理を行わせてから前記デバイスへ書き込み、前記ユーザ認証に失敗した場合には、前記デバイスへの書き込みを要求されたデータを破棄するとともに、前記外部機器から前記デバイスからのデータの読み出しを要求された場合に前記ユーザ認証を行い、該ユーザ認証に成功した場合は、前記デバイスから読み出したデータをそのまま前記外部機器へ出力し、前記ユーザ認証に失敗した場合には、前記ユーザによって予め設定された暗号化パターンとは異なる暗号化パターンで前記暗号化フィルタに前記暗号化処理を行わせてから前記外部機器へ出力することを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
  2. データを格納するデバイスと、
    認証情報を記憶する認証情報記憶部と、
    前記認証情報記憶部に記憶された前記認証情報に基づいてユーザ認証を行う認証機能部と、
    複数の暗号化パターンを有し、該複数の暗号化パターンのいずれか一つが暗号化処理用としてユーザによって予め設定される暗号化フィルタとを備え、
    前記認証機能部は、外部機器から前記デバイスへのデータの書き込みが要求された場合に前記ユーザ認証を行い、該ユーザ認証に成功した場合は、データをそのまま前記デバイスへ書き込み、前記ユーザ認証に失敗した場合には、前記デバイスへの書き込みを要求されたデータを破棄し、
    前記外部機器から前記デバイスからのデータの読み出しを要求された場合に前記ユーザ認証を行い、該ユーザ認証に成功した場合は、前記デバイスから読み出したデータに対して、前記ユーザによって予め設定された暗号化パターンで前記暗号化フィルタに前記暗号化処理を行わせてから前記外部機器へ出力し、前記ユーザ認証に失敗した場合には、前記デバイスから読み出したデータに対して、前記ユーザによって予め設定された暗号化パターンとは異なる暗号化パターンで前記暗号化フィルタに前記暗号化処理を行わせてから前記外部機器へ出力することを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
  3. 予め選択された前記デバイスに対する読み書きの際に前記暗号化処理を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
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